Уничтожение токсичных “forever chemicals” может быть найдено в продуктах в вашей кладовой.
Перфторалкильные и полифторалкильные вещества, также известные как PFAS, могут сохраняться в окружающей среде веками. В то время как воздействие на здоровье только части тысяч различных типов PFAS было изучено, исследования связали воздействие высоких уровней некоторых из этих широко распространенных химических веществ, созданных человеком, с такими проблемами со здоровьем, как рак и репродуктивные проблемы.
Теперь исследование показывает, что комбинация ультрафиолетового света и нескольких распространенных химических веществ может разрушить почти все PFAS в концентрированном растворе всего за несколько часов. Процесс включает в себя взрывное ультрафиолетовое излучение в растворе, содержащем PFAS и йодид, который часто добавляют в поваренную соль, и сульфит, общий пищевой консервант, сообщают исследователи в марте 15 Environmental Science & Technology.
"Они показывают, что когда [йодид и сульфит] объединяются, система становится намного более эффективной", - говорит Гаррет Маккей, химик-эколог из Техасского университета A & M в Колледж-Стейшн, который не участвовал в исследовании. "Это большой шаг вперед”.
Молекула PFAS содержит цепочку атомов углерода, которые связаны с атомами фтора. Связь углерод-фтор является одной из самых сильных известных химических связей. Эта липкая связь делает PFAS полезным для многих применений, таких как водо- и маслоотталкивающие покрытия, противопожарные пены и косметика (SN: 6/4/19; SN: 6/15/21). Благодаря их широкому использованию и долговечности, PFAS были обнаружены в почвах, продуктах питания и даже питьевой воде. Агентство по охране окружающей среды США устанавливает здоровые консультативные уровни для PFOA и PFOS — двух распространенных типов PFAS — на уровне 70 частей на триллион.
Очистные сооружения могут фильтровать PFAS из воды, используя такие технологии, как фильтры с активированным углем или ионообменные смолы. Но эти процессы удаления концентрируют PFAS в отходы, которые требуют много энергии и ресурсов для уничтожения, говорит соавтор исследования Джиньонг Лю, химик-эколог из Калифорнийского университета в Риверсайде. ”Если мы не [уничтожим эти отходы], возникнут проблемы вторичного загрязнения".
Один из наиболее хорошо изученных способов деградации PFAS включает смешивание их в раствор с сульфитом, а затем взрыв смеси ультрафиолетовыми лучами. Излучение вырывает электроны из сульфита, которые затем перемещаются, разрезая упрямые связи углерод-фтор и тем самым разрушая молекулы.
Но некоторые PFAS, такие как тип, известный как PFBS, оказались трудными для деградации таким образом. Лю и его коллеги облучали раствор, содержащий PFBS и сульфит, в течение целого дня, только чтобы обнаружить, что менее половины загрязняющего вещества в растворе разрушилось. Достижение более высоких уровней деградации требовало больше времени и дополнительного сульфита, который нужно было заливать через равные промежутки времени.
Исследователи знали, что йодид, подвергнутый воздействию ультрафиолетового излучения, производит больше электронов, режущих связь, чем сульфит. И предыдущие исследования показали, что ультрафиолетовое облучение в паре с одним только йодидом может использоваться для разложения химических веществ PFAS.
Поэтому Лю и его коллеги взорвали ультрафиолетовые лучи в растворе, содержащем PFBS, йодид и сульфит. К удивлению исследователей, после 24 часов облучения осталось менее 1 процента упрямых PFBS.
Более того, исследователи показали, что процесс разрушал другие типы PFAS с аналогичной эффективностью, а также был эффективен, когда концентрации PFAS были в 10 раз выше, чем могли бы деградировать только ультрафиолетовый свет и сульфит. И, добавив йодид, исследователи обнаружили, что они могут ускорить реакцию, говорит Лю, делая процесс намного более энергоэффективным.
В растворе йодид и сульфит работали вместе, чтобы поддерживать разрушение молекул PFAS, объясняет Лю. Когда ультрафиолетовые лучи высвобождают электрон из йодида, этот йодид превращается в реактивную молекулу, которая затем может вернуть освобожденные электроны. Но здесь сульфит может вступать и связываться с этими реактивными молекулами и с электронным кислородом в растворе. Эта сульфитная “ловушка” помогает удерживать высвобожденные электроны свободными, чтобы разрезать молекулы PFAS в восемь раз дольше, чем если бы сульфита там не было, сообщают исследователи.
Удивительно, что никто не продемонстрировал эффективность использования сульфита с йодидом для разрушения PFAS раньше, говорит Маккей.
Лю и его коллеги теперь сотрудничают с инжиниринговой компанией, используя свой новый процесс для обработки PFAS в концентрированном потоке отходов. Пилотное испытание завершится примерно через два года.
Источник: https://www.sciencenews.org/